[論文レビュー] A Database of Cepheid Distance Moduli and TRGB, GCLF, PNLF and SBF Data Useful for Distance Determinations

Laura Ferrarese, H. C. Ford+15 more|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 1999

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 97

ひとこと要約

本論文は、1999年7月15日までに発表されたデータをもとに、Cepheid距離モジュラスおよび4つの二次的距離指標（TRGB、PNLF、GCLF、SBF）を統一的かつ一貫性を持ってまとめた均質なデータベースを提示する。すべての指標において標準化された校正、赤外線補正、誤差処理を施すことにより、データベースは二次的距離法のCepheidに基づく校正および相互比較を可能にし、ハッブル定数の決定および銀河間距離スケールの精錬のための基盤を形成する。

ABSTRACT

We present a compilation of Cepheid distance moduli and data for four secondary distance indicators that employ stars in the old stellar populations: the planetary nebula luminosity function (PNLF), the globular cluster luminosity function (GCLF), the tip of the red giant branch (TRGB), and the surface brightness fluctuation (SBF) method. The database includes all data published as of July 15, 1999. The main strength of this compilation resides in all data being on a consistent and homogeneous system: all Cepheid distances are derived using the same calibration of the period-luminosity relation, the treatment of errors is consistent for all indicators, measurements which are not considered reliable are excluded. As such, the database is ideal for inter-comparing any of the distance indicators considered, or for deriving a Cepheid calibration to any secondary distance indicator. Specifically, the database includes: 1) Cepheid distances, extinctions and metallicities; 2) apparent magnitudes of the PNLF cutoff; 3) apparent magnitudes and colors of the turnover of the GCLF (both in the V- and B-bands); 4) apparent magnitudes of the TRGB (in the I-band) and V-I colors at and 0.5 magnitudes fainter than the TRGB; 5) apparent surface brightness fluctuation magnitudes I, K', K_short, and using the F814W filter with the HST/WFPC2. In addition, for every galaxy in the database we give reddening estimates from DIRBE/IRAS as well as HI maps, J2000 coordinates, Hubble and T-type morphological classification, apparent total magnitude in B, and systemic velocity. (Abridged)

研究の動機と目的

• 1999年7月15日までに発表されたデータをもとに、Cepheid距離および4つの二次的距離指標（TRGB、PNLF、GCLF、SBF）の均質的かつ一貫性のあるデータベースを構築すること。
• Cepheidの周期-光度（PL）関係の統一的校正と一様な誤差処理を適用することで、すべての距離測定を共通のゼロポイントに標準化すること。
• 発表済みの結果を厳密に吟味し、信頼性の低い測定値を除外することで、データの信頼性を確保すること。
• 特にTully-Fisher関係、Ia型超新星、および基本平面の校正を目的として、Cepheid距離と二次的指標との直接比較を可能にすること。
• SBF距離がハッブルフローに及ぶ段階的距離階段法を用いたハッブル定数の導出に、信頼できる基盤を提供すること。

提案手法

• 1999年7月15日までに入手可能な、学術誌に掲載されたCepheid距離モジュラス、TRGB、PNLF、GCLF、SBFのすべてのデータを、文献から収集した。
• すべてのCepheid距離を、一貫した周期-光度（PL）関係の校正と均一な誤差伝搬法を用いて標準化した。
• すべての二次的距離指標を、均一性を確保するため、赤化された視等級（例：TRGBのIバンド、PNLFの[OIII]λ5007、GCLFのVおよびBバンドのピーク、SBFのKron-Cousin I、K′、K_short、F814W）に変換した。
• DIRBE/IRASの赤化推定値およびHIマップを用いて一貫性のある赤化補正を実施し、各銀河のJ2000座標、形態的分類、そして系統的径速度を提供した。
• 品質評価に基づき信頼性の低い測定値を除外することで、すべての指標にわたるデータの整合性と完全性を確保した。
• 赤方偏移、空間的位置、および先行するクラスターメンバーシップ研究（例：T88、Ferguson、Böhringerら）を用いて、銀河をバーヴォ、フォルナックス、エリダヌスのクラスターに分類した。特に運動論的および幾何学的整合性に注意を払った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる出版物にわたるCepheid距離および二次的距離指標（TRGB、PNLF、GCLF、SBF）をどのように統一的に処理すれば、信頼性の高い相互比較が可能になるか？
• RQ2 不一致な校正、赤化補正、誤差処理が、銀河間距離測定の正確性に及ぼす影響は何か？
• RQ3 バーヴォおよびフォルナックスのクラスターにおいて、距離スケールの校正に適した信頼性の高いメンバーはどの銀河か？また、そのメンバーとしての特定はどのようにして高信頼性で達成できるか？
• RQ4 Cepheidおよび二次的距離指標の均一なデータベースは、Tully-Fisher関係やIa型超新星の距離階段法に対するCepheidに基づく校正をどのように強化できるか？
• RQ5 NGC 4639の距離がバーヴォクラスターコアに対してどのような意味を持つのか？なぜこの銀河はクラスタ平均距離推定から除外されるべきなのか？

主な発見

• データベースには、11のクラスターに属する24個のCepheid距離が含まれており、そのうち10個はローカルグループの銀河を含み、二次的距離指標の校正に強固な基盤を提供している。
• すべてのCepheid距離は、一貫した周期-光度関係を用いて校正されており、内部の一貫性が保たれ、系統的誤差が低減されている。
• TRGB距離は、赤化されたIバンドの等級およびV-I色（TRGBより0.5 mag明るい位置）として提供されており、高精度な距離測定が可能である。
• PNLFのカットオフ等級m*は[OIII]λ5007発光線に記載されており、GCLFのピーク等級はVおよびBバンドにそれぞれ記載されており、すべての赤化補正が施されている。
• SBF距離は複数のフィルター（Kron-Cousin I、K′、K_short、F814W）で報告されており、多波長の一貫性チェックが可能で、精度が向上している。
• NGC 4639は、他のCepheid銀河よりも0.8 mag遠く、クラスターコアの後方にあるとされるため、バーヴォクラスター平均距離推定から除外されている。これは幾何学的および運動論的証拠とも一致している。